隔离式开关变换器及其控制器和控制方法技术

本发明专利技术公开了隔离式开关变换器及其控制器和控制方法。该开关变换器包括具有初级绕组和次级绕组的变压器、耦接至初级绕组的初级开关管以及耦接至次级绕组的次级开关管以及隔离电路，该控制方法包括：接收代表开关变换器输出信号的反馈信号，产生脉冲频率调制信号；耦接至次级开关管以检测谐振电压波形，产生波谷脉冲信号；基于脉冲频率调制信号与上一周期的波谷数，产生目标波谷数，并提供响应于目标波谷数的波谷使能信号；基于波谷使能信号、脉冲频率调制信号和波谷脉冲信号，产生初级开通使能信号；将初级开通使能信号送入隔离电路，产生与初级开通使能信号电隔离的同步信号；以及基于同步信号，产生初级控制信号以控制初级开关管。开关管。开关管。

【技术实现步骤摘要】
隔离式开关变换器及其控制器和控制方法


[0001]本专利技术涉及电子电路，尤其涉及准谐振控制的隔离式开关变换器及其控制器和控制方法。

技术介绍

[0002]隔离式开关电源通常包括具有初级绕组和次级绕组的变压器，以提供隔离。初级开关管耦接至初级绕组，控制存储在初级绕组的能量向次级绕组传递。次级开关管耦接至次级绕组，作为同步整流管取代传统的整流二极管来降低损耗，提高隔离式开关电源的效率。图1为现有的同步整流技术的波形图，其中Vds为次级开关管的漏源极电压，Isec为流过次级绕组的电流，DRVS为次级开关管的控制信号。Vds被用作分别与两个阈值电压，例如
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70mV和
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500mV进行比较。
[0003]如图1所示，当次级开关管的体二极管导通，使得Vds小于
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500mV时，次级开关管被导通；当初级开关管导通，使得Vds大于
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70mV时，次级开关管方被关断。然而，这样容易导致初级开关管和次级开关管同时导通(直通，Shoot through)，降低开关电源的效率甚至造成开本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于隔离式开关变换器的控制器，该开关变换器包括具有初级绕组和次级绕组的变压器、耦接至初级绕组的初级开关管以及耦接至次级绕组的次级开关管，该控制器包括：波谷检测电路，耦接至次级开关管以检测开关变换器谐振电压的波形，并输出表示谐振电压波谷的波谷脉冲信号；脉冲频率调制电路，接收代表开关变换器输出信号的反馈信号，产生脉冲频率调制信号；初级开通使能电路，其中当变换器工作在准谐振模式时，初级开通使能电路基于脉冲频率调制信号和波谷脉冲信号，在输出端输出初级开通使能信号，当开关变换器工作在电流连续模式时，初级开通使能电路将脉冲频率调制信号作为初级开通使能信号在输出端输出；初级关断检测电路，检测初级开关管是否关断，产生初级关断检测信号；过零检测电路，检测流过次级开关管的电流是否过零，并产生过零检测信号；以及次级逻辑电路，耦接至初级关断检测电路、过零检测电路和初级开通使能电路以接收初级关断检测信号、过零检测信号和初级开通使能信号，产生次级控制信号以控制次级开关管；隔离电路，具有接收初级开通使能信号的输入端，在输出端产生与初级开通使能信号电隔离的同步信号；以及初级逻辑电路，耦接至隔离电路的输出端以接收同步信号，并基于同步信号产生初级控制信号以控制初级开关管。2.如权利要求1所述的控制器，其中脉冲频率调制电路包括误差放大电路，具有第一输入端、第二输入端和输出端，其中第一输入端接收反馈信号，第二输入端接收参考信号，误差放大电路基于反馈信号和参考信号之差，在输出端产生补偿信号；调制信号产生电路，产生调制信号；以及第一比较电路，具有第一输入端、第二输入端和输出端，其中第一输入端耦接至误差放大电路的输出端以接收补偿信号，第二输入端耦接至调制信号产生电路以接收调制信号，第一比较电路将补偿信号与调制信号进行比较，在输出端产生脉冲频率调制信号。3.如权利要求1所述的控制器，初级开通使能电路包括：D触发器，具有输入端、时钟端和输出端，其中输入端接收波谷脉冲信号，时钟端接收脉冲频率调制信号；第一或门，具有第一输入端、第二输入端和输出端，其中第一输入端耦接至D触发器的输出端，第二输入端接收代表变换器工作模式的模式指示信号；以及第一与门，具有第一输入端、第二输入端和输出端，其中第一输入端耦接至第一或门的输出端，第二输入端接收脉冲频率调制信号，第一与门在输出端提供初级开通使能信号。4.如权利要求1所述的控制器，还包括：第二比较电路，具有第一输入端、第二输入端和输出端，其中第一输入端接收代表流过初级开关管电流的初级电流采样信号，第二输入端接收第一阈值电压，第二比较电路将初级电流采样信号与第一阈值电压进行比较，在输出端产生第二比较信号；以及
其中初级逻辑电路还耦接至第二比较电路的输出端以接收第二比较信号，并基于第二比较信号和同步信号产生初级控制信号。5.如权利要求1所述的控制器，其中波谷检测电路包括：波谷比较器，具有第一输入端、第二输入端和输出端，其中第一输入端耦接至次级开关管以接收次级开关管的漏极电压，第二输入端接收开关变换器的输出电压，波谷比较器将次级开关管的漏极电压与输出电压进行比较，在输出端产生波谷比较信号；触发器，具有置位端、复位端和反向输出端，其中置位端接收初级开通使能信号，复位端经下降沿触发电路接收次级控制信号；第二与门，具有第一输入端、第二输入端和输出端，其中第一输入端接收波谷比较信号，第二输入端耦接至触发器的反向输出端；以及单脉冲产生电路，具有输入端和输出端，其中输入端耦接至第二与门的输出端，在输出端提供波谷脉冲信号。6.如权利要求1所述的控制器，还包括：波谷选定电路，具有第一输入端、第二输入端和输出端，其中第一输入端接收脉冲频率调制信号，第二输入端接收波谷脉冲信号，波谷选定电路基于脉冲频率调制信号与上一周期的波谷数，产生目标波谷数，并在输出端提供对应于目标波谷数的波谷使能信号；以及该初级开通使能电路还包括接收波谷使能信号的第三输入端，基于脉冲频率调制信号、波谷脉冲信号以及波谷使能信号，在输出端产生初级开通使能信号。7.如权利要求6所述的控制器，其中当目标波谷数为0时，开关变换器进入电流连续模式。8.如权利要求6所述的控制器，其中波谷选定电路将脉冲频率调制信号上升沿来临时所累计的波谷数与上一周期的波谷数相比较，根据比较结果选择继续保持或切换至另一合适的波谷，并在当前波谷数达到目标波谷数时提供波谷使能信号。9.如权利要求8所述的控制器，其中波谷选定电路包括：计数器，具有时钟端，复位端和输出端，其中时钟端接收波谷脉冲信号，复位端接收初级开通使能信号，计数器对一周期内波谷脉冲信号的脉冲个数进行计数，在输出端提供第一数值；寄存器，具有输入端，时钟端和输出端，其中输入端接收第一数值，时钟端接收脉冲频率调制信号，在输出端产生第二...

【专利技术属性】
技术研发人员：李晖，王斯然，冯林，
申请(专利权)人：成都芯源系统有限公司，
类型：发明
国别省市：